Dieser Audiobeitrag wird von der Universität Erlangen-Nürnberg präsentiert.

Ja, herzlich willkommen zu meinem Vortrag. Ich freue mich, dass so viele heute hier

erschienen sind und ich freue mich total, dass ich heute was über meine Forschung

erzählen kann. Ja, ich bin Biologin. Ich bin seit 2013 in der Sektion für experimentelle

Onkologie und Nanomedizin, die der Herr Professor Christoph Alexiou leitet. Das ist die erste

Professur für Nanomedizin deutschlandweit und das ist eine Stiftungsprofessur von der

Elsegrösner Frisienius Stiftung. Ich werde heute über Eisenoxid-Nanopartikel sprechen und wie man

die für die klinische Forschung anwenden kann, aber später auch mal wirklich in die Klinik bringen

möchte. Ja, Eisen ist ein Metall, was in der Erde relativ häufig vorkommt. Es wird abgebaut als

Eisenerze und Eisenerze sind chemisch Eisenoxide, also Rost, das kennt man ja so. Eisen und

Sauerstoff reagiert in der Anwesenheit von Wasser zu Rost. Das ist eine rostige Schraube, ich hätte

da genauso mein Auto zeigen können und jetzt stellt sich die Frage, was ist denn der Unterschied

von Rostteilchen, was ja auch Eisenoxide sind, zu unseren superparamagnetischen Eisenoxid-Nanopartikeln.

Die werde ich jetzt bei dem Vortrag abkürzen, ich werde die kurz SPIENCE nennen, superparamagnetic

iron oxide nanoparticles und die bestehen eben auch aus Eisenoxiden, das sind Fe2O3 und Fe3O4,

also Mackemit und Magnetit. Eisen kommt aber auch natürlicherweise im Organismus vor. Eisen ist

das zentrale Ion im Hemoglobin und Hemoglobin ist in den roten Blutkörperchen und das ist zuständig

für den Sauerstofftransport im Körper. 70 Prozent des gesamten Eisens bei den Menschen kommen im

Hemoglobin vor, das sind 4 bis 5 Gramm bei Erwachsenen. Eisen kommt aber auch in Enzymen vor,

im Myoglobin, das ist für den Sauerstofftransport in den Muskeln zuständig und es liegt gebunden

vor an Ferritin oder an Hemosiderin, also als Depoeisen. Es gibt aber auch Nanopartikel des

Eisens, die wirklich in Realität in Organismen vorkommen. Eisenoxiden-Nanopartikel werden

Magnetosomen genannt und die kommen in Bakterien, bei Bienen, bei Fischen und Vögeln vor und die

dienen zur Orientierung am Eisen-, am Erdmagnetfeld. Also man sieht schon, das sind Organismen, die sind

viel unterwegs, also Zugvögel zum Beispiel. Und diese Eisenoxide, diese Fe3O4, die sind

proteinbeschichtet und die sieht man zum Beispiel hier im Mikroskop und die kommen meistens in so

längeren Ketten vor. Ja, wenn wir jetzt von Nanometern sprechen und Nanopartikeln, jetzt stellt

sich die Frage, wie groß ist denn überhaupt ein Nanometer? Wie ordnet sich denn das in so einer

Größenskala ein? Nanos ist griechisch und das bedeutet Zwerg. Also man kann sich schon vorstellen,

das ist was sehr, sehr, sehr kleines. Nanometer ist ein Milliardstel eines Meters. Das ist 10 hoch

minus 9 Meter. Und wenn man sich jetzt mal die Größenskala hier auch anschaut, das ist aufgetragen

in Mikrometer, dann sieht man zum Beispiel, Pollen sind 100 Mikrometer groß. Das kann man fast noch mit

einem bloßen Auge sehen und wenn wir dann noch mal kleiner gehen, dann sehen wir Leukocytten oder

Erythrocyten, das sind die weißen und roten Blutkörperchen, die sind 10 Mikrometer groß.

Eine Nummer kleiner sind Bakterien, die sind 1 Mikrometer groß. Und wenn wir jetzt noch kleiner

gehen, dann kommen wir schon in den Bereich von Nanometer. 0,1 Mikrometer sind 100 Nanometer und

da sind wir dann im Bereich von Viren. Und so groß sind ungefähr unsere Eisenoxid-Nanopartikel für

die medizinische Anwendung auch. Proteine, Lipide und die DNA sind dann noch mal eine Zenerpotenz

kleiner. Unsere superparamagnetischen Eisenoxid-Nanopartikel, die bestehen aus

Fe2O3 und Fe3O4, also Machymid und Magnetit. Die Partikel haben eben einen Eisenoxidkern und

sind dann beschichtet mit einer biokompatiblen Hülle, die zum einen aus Dextram bestehen kann

oder auch aus Laurinsäure, das ist eine Fettsäurehülle und diese Fettsäurehülle ist weiterhin

stabilisiert mit einer Protein-Corona aus Albumin. Albumin ist das Protein, was am meisten im Blut

vorkommt. Die Eisenoxid-Nanopartikel haben eine definierte Größe, eine definierte physikochemische

Eigenschaften, das heißt, die sehen immer gleich aus, wenn wir die sintetisieren. Die sind eben

kolloidal stabilisiert, also die haben diese Beschichtung außenrum und die Partikel für die

medizinische Anwendung, die müssen natürlich steril sein und auch endotoxinfrei, wenn wir

die später mal ins Blutsystem applizieren wollen. Eisenoxid-Nanopartikel kann man für

unterschiedliche medizinische Anwendungen nehmen. Man kann sie als Kontrastmittel fürs MRT verwenden,

für die Magnetresonanztomographie. Das sieht man hier beispielsweise, hier sieht man eine Leber und